在國際計量領域,一項來自中國的重要科研成果引發廣泛關注。中國科學技術大學的研究團隊在鍶原子光晶格鐘研究方面取得重大突破,成功將該光鐘的穩定度和不確定度指標全面推進至10?1?量級,這一精度意味著光鐘運行300億年的誤差不超過1秒,為時間精密測量領域樹立了新的標桿。
光鐘作為當前最精密的時間測量工具,其性能優劣主要由穩定度和不確定度兩大核心指標決定,數值越小代表性能越卓越。中國科大研究團隊為此設計并搭建了一套精密的雙鐘比對系統,該系統由兩個完全獨立的鍶原子光晶格鐘構成。通過直接對兩臺獨立鍶光鐘進行拍頻比對,科研人員驗證了在2萬秒積分時間內,光鐘的長期穩定度優于2.9×10?1?,這一數據為光鐘性能的穩定性提供了有力支撐。
在不確定度優化方面,研究團隊采取了多維度技術手段。他們建立了經原位驗證的空間分辨有限元模型,對黑體輻射頻移不確定度、原子溫度等關鍵參數進行精準調控,同時顯著抑制了原子碰撞導致的密度頻移。團隊還對晶格光頻移不確定度和磁頻移不確定度等進行了系統性優化。經過一系列技術攻關,光鐘的綜合系統不確定度最終達到9.2×10?1?,達到國際單位制秒重新定義所要求的高精度標準。
該成果發表于國際計量領域核心期刊《計量學》,標志著我國在時間精密測量領域的研究水平已躋身世界前列。鍶原子光晶格鐘作為新一代時間基準裝置,其精度提升不僅為基礎物理研究提供更精確的時間尺度,還將推動衛星導航、深空探測、量子計算等領域的技術發展,為全球科技進步貢獻中國智慧。











